Крылья насекомых уничтожают бактерии

Крылья насекомых уничтожают бактерии

В новом исследовании ученые описывают, как испещренные жилками крылья цикады Клангера уничтожают бактерии при прямом контакте, используя для этого лишь свою физическую структуру, а не какие-либо химические или биологические агенты. Крошечные наноструктуры поверхности крыла насекомого просто стирают микроорганизмы «в порошок». Посредством изучения таких физических свойств ученые надеются ускорить производство новых антибактериальных материалов, которые можно будет наносить поручни и тому подобные контактные поверхности.

цикадаМежнациональная команда ученых-биофизиков сообщает о том, как ей удалось создать детальную модель микроскопических свойств биоматериалов, в «Биофизическом Журнале».

Ведущий автор научной работы Елена Иванова, представляющая Технологический Университет Свинберн (Готорн, Австралия), и ее коллеги предполагают, что «данные демонстрируют потенциальную пользу от включения наноструктур крыла цикады в дизайн антибактериальных наноматериалов».

Манипуляции с веществом на атомном и молекулярном уровнях с целью создания материалов, обладающих отличительно новыми чертами, — именно этим занимается нанотехнология.

Главная единица нанотехнологии – нанометр (нм), составляющий одну миллиардную часть метра (0,000000001 метра). Нанометр равняется ширине 3-5 атомов, он в 40000 раз мельче волоска человека.

Крылья цикады Клангера (Psaltoda claripennis) покрыты «столбиками» нано-размеров, собранными в шестиугольные структуры. На срезе они выглядят как притупленные пики.

Когда бактерия попадает на поверхность крыла, мембрана, которая окружает одноклеточный организм, приклеивается к крошечным столбикам и растягивается между их трещинками. На бактериальную мембрану действует немалое давление, которого достаточно для нанесения повреждений.

Иванова и ее коллеги экспериментировали с бактериями, обладающими различными физическими свойствами, для отслеживания процесса, происходящего после их попадания на поверхность крыла. Они установили, что те, которые имеют наиболее жесткие мембраны, повреждаются на столбиках поверхности крыла реже.

После этого самые жесткие мембраны поддавались влиянию микроволн с целью их смягчения и вновь помещались на поверхность крыла.

Ученые говорят, что им нужно лучше изучить свойства крыла цикады, перед тем как создавать искусственный вариант его наноструктуры. Тем не менее, результатов их исследования достаточно для того, чтобы сказать следующее:

«… биофизическая модель взаимодействий между бактериальными клетками и поверхностными структурами крыла цикады показывает, что механические свойства, особенно, жесткость, являются ключевыми факторами определения бактериальной сопротивляемости/чувствительности в бактерицидной природе поверхности крыла».

Анна-Мария Китциг, химический инженер Университета МагГилл (Монреаль, Канада), не принимала участия в данном исследовании. Она сообщает в репортаже «Природных Новостей», что модель, над которой работает Иванова и ее коллеги, может однажды быть использована в производстве автобусных перил и других контактных поверхностей, характерных для общественных мест. Они часто бывают домом для болезнетворных бактерий.

Очевидное преимущество такого материала заключается в том, что он «не нуждается в активных агентах, таких как моющие средства, которые часто наносят вред окружающей среде», добавляет она.

В выпуске «Нано-записей» за март 2012 года ученый из Массачусетского Технологического Института описывает процесс создания наночастиц, производящих протеины при попадании на них ультрафиолетового излучения. Это порождает идею создания «нано-фабрик», производящих основанные на протеинах лекарства внутри раковых опухолей.